CN102186999B - 用于由硅钢生产热轧带材-轧制物的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于由硅合金钢生产热轧带材-轧制物以继续加工成晶粒定向的电工薄板的方法和装置。本发明的任务是，提供一种方法和铸-轧-联合设备（1），利用它们可以成本经济地生产高质量的热轧带材-轧制物以继续加工成晶粒定向的电工薄板。该任务通过一种方法解决，在该方法下在铸-轧-联合设备上以所述的顺序执行下面的方法步骤：a）熔化具有下列重量百分比的化学成分的钢：2%至7%的硅，0.01%至0.1%的碳，<0.3%的锰，0.1%至0.7%的铜，<0.2%的锡，<0.05%的硫，<0.09%的铝，<0.3%的铬，<0.02%的氮，<0.1%的磷，其余是铁和杂质；b）在连铸设备（2）上铸造具有厚度25至150mm的连铸坯（3）；c）直接在铸造连铸坯之后在最多4个轧制道次中轧制带材（4），其中在至少一个轧制道次中变形率>30%或者所有道次的总变形率>50%;d）带材加热到1050至1250℃的最终温度，优选1100至1180℃；e）带材在第二轧机机列（8）中精轧；接着f）冷却和卷取带材。

Description

用于由硅钢生产热轧带材-轧制物的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于由硅合金钢生产热轧带材-轧制物以继续加工成晶粒定向的电工薄板的方法和装置。热轧带材的继续加工不是本申请的主题；它通过热处理和冷轧进行。

晶粒定向的电工薄板（例如用于接着加工成用于变压器或者电机的层压电工薄板），通过低的单位再磁化损失和高的导磁性而出色。因为在电能上的消耗升高以及在电机的效率上总是提出更高的要求，存在对高质量的且价格经济的电工薄板的高的需求。

电工薄板的生产可以划分成下面的过程步骤：钢、热轧带材和冷轧带材生产，热处理和带材涂装（见说明书401“Elektroband und -blech（电工薄板和钢板）”，杜塞尔多夫钢材信息中心2005年出版）。

专业人员都已知，用于高质量的热轧带材的特别经济的生产的铸-轧-联合设备，例如用于接着加工成汽车钢板（例如见EP 1662011 A1）。

由WO 98/46802 A1公开了一种用于生产晶粒定向的电工薄板的方法，其中或者a）熔化特殊的合金钢并由此在连铸设备中铸造出薄的连铸坯，接着该连铸坯被分割，板坯被退火，精轧，冷却并且卷成热轧带材；或者b）熔化特殊的合金钢并由此在连铸设备中铸造出薄的连铸坯，接着该连铸坯被精轧，冷却并且卷成热轧带材。

紧接着根据a）或b）的工作步骤，该热轧带材基本上退火、在冷轧机列中轧制到最终厚度、脱碳并承受有针对性的二次结晶。熔化的合金钢含有所谓的生长抑制剂，即元素锰、铜和铝的硫化物、碳化物或者氮化物，它们阻碍在精轧后存在的组织的晶粒生长。这种析出此外按照温度已经在成形期间以及直接在其之后以这样的方式影响再结晶，即可以产生这样的组织，它适合继续生产具有希望的晶粒特性的材料。

按照用于生产热轧带材-轧制物的现有技术的方法，或者非常浪费能源，或者造成继续加工的晶粒定向的电工薄板的质量损失。此外对于板坯的退火应用的平衡炉不太紧凑，这又提高了整个设备的投资成本。

本发明的任务是，提供一种开始所述类型的方法和一种铸-轧-联合设备，利用它们可以成本经济地生产用于具有出色的磁、电和几何特性的高质量的热轧带材-轧制物，以继续加工成晶粒定向的电工薄板。对于这种高质量的热轧带材-轧制物人们理解为热轧带材，其中生长抑制剂精细分散并且均匀地分布在热轧带材中。

该任务通过一种方法解决，在该方法下要在铸-轧-联合设备以所述的顺序执行下面的方法步骤：

a）熔化具有下列重量百分比的化学成分的钢：2%至7%的硅，0.01%至0.1%的碳，<0.3%的锰，0.1%至0.7%的铜，<0.2%的锡，<0.05%的硫，<0.09%的铝，<0.3%的铬，<0.02%的氮，<0.1%的磷，其余是铁和杂质；

b）在连铸设备上铸造具有厚度25至150mm的连铸坯；

c）直接在连铸坯的铸造之后在最多4个轧制道次中轧制带材，其中在至少一个轧制道次中变形率>30%或者所有道次的总变形率>50%;

d）带材加热到1050至1250℃的最终温度，优选1100至1180℃；

e）带材在第二轧机机列中精轧；接着是

f）冷却和卷取带材。

在这种生产方法中，通过熔化特殊的钢合金（步骤a）以及在铸造薄连铸坯（步骤b）后直接接着在第一轧机机列上以高的变形率轧制带材（步骤c），促进形成均匀分布的并且精细分散地存在的生长抑制剂，即元素锰、铜和铝、还包括铬的硫化物、氮化物和碳化物。变形率                                                定义为，其中h₀说明变形之前的厚度并且h₁说明在一个或者多个变形步骤之后的带材或者连铸坯厚度。变形率在本发明中以百分比说明。带材的加热（步骤d）引起，停止生长抑制剂的继续析出并且已经形成的析出物以给定的动力重新分解。在第二轧机机列上精轧（步骤e）以及紧接着的带材的冷却（步骤f）时的重新温度下降时，构成进一步均匀分布且精细分散存在的生长抑制剂。该生产方法可以或者完全连续地，也就是说基于连铸坯或者不断开的带材，或者在非连续的批量工作中，也就是说基于板坯，进行实施。

在该生产方法的一种有利的实施方式中，带材加热之后的最终温度保持持续时间t，t>15s，优选>60s。通过这个措施将分解可能已经在带材中以粗大的团簇存在的大部分析出物。对于时间t，t>90s的温度保持是无意义的，因为在这个时间后已经所有的析出物都分解地存在。

在完全连续的工作中，带材的最终温度有利地在直通式炉中保持，它例如构造成燃气加热的炉或者感应炉。由此带材的温度可以在完全连续的工作中以特别紧凑的方式保持。

在非连续的批量工作中，带材的最终温度有利地在卷取炉中通过卷取和退卷保持。由此带材的温度可以在非连续的工作中以特别紧凑的方式保持。

在根据本发明的方法的一种有利的实施方式中，带材在第二轧机机列中以2至6，优选3至5个轧制道次精轧。由此可以以特别经济的方式产生常用的板厚。

在精轧时如果带材在精轧后具有900至1050℃的终轧温度是有利的。由此保证，带材在有利的温度范围内精轧。

另一种有利的实施方式在于，带材在精轧后在最大10s内，优选在6s内借助于强化冷却步骤冷却到300至600℃的卷取温度。

根据本发明的方法的一种有利的实施变型方案在于，带材在强化冷却步骤的起始处以如在冷却步骤的末端处双倍的，优选三倍这么高的冷却率冷却。借助于这个温度控制保证，在精轧后存在的组织尽可能快速地为接下来的步骤“冷却”。

关于生长抑制剂的构成，在钢熔液中合金元素的和：铜+锰>0.35%的重量百分比，优选>0.55%的重量百分比是有利的。为了构造足够高的生长抑制剂的数量，在钢熔液中合金元素的和：硫+氮>100ppm，优选>200ppm是有利的。在钢熔液中的足够数量的铜、锰、硫和氮是有利的，以能够在热轧带材中析出数量足够的生长抑制剂。

在钢熔液中合金元素的商：铜/锰>2.5,优选>3.5是有利的。因为铜硫化物比锰硫化物具有较小的尺寸和析出温度并因此是优选的，于是钢熔液中包含比锰更多的铜是有利的。不过因为锰比铜与硫有亲和力，必须存在“过量”的铜，以能够构成比锰硫化物数量更多的铜硫化物。

根据本发明的方法的一种解决基于本发明的任务的有利的方案，对于连续的工作，第一轧机机列直接安放在连铸设备之后并且在加热装置和第二轧机机列之间设有直通式炉用于加热和/或保持热轧带材的温度。通过设备的这种配置可以，在高的产品质量下特别经济地实施根据本发明的方法，也就是说，高的生成能力（完全连续的工作），低的能量成本（用于加热热轧带材的能量被最小化）和低的投资成本（紧凑的设备）。

铸-轧-联合设备的一种有利的实施方式在于，该连铸设备构造成薄板坯连铸设备。另一种实施方式在于，第一轧机机列包括直至四个轧机机架。另一种实施方式在于，第二轧机机列具有2至6个，优选3至5个轧机机架。通过这些措施保持第一轧机机列和第二轧机机列的投资成本较小（常用的热轧带材厚度可以在较少的轧机机架上生产）。

本发明其它的优点和特征由下面的说明不限于实施例地给出，此时参考下面的附图，它们示出：：

图1是一种用于非连续地生产热轧带材-轧制物以继续加工成晶粒定向的薄板的铸-轧-联合设备的示意图，

图2是一种用于连续地生产热轧带材-轧制物以继续加工成晶粒定向的薄板的铸-轧-联合设备的示意图。

实施例1

在图1中示出了一种用于由硅合金钢生产热轧带材-轧制物的铸-轧-联合设备1；用于热轧带材到晶粒定向的电工薄板的继续加工的设备部分未示出。连铸坯或者带材在单个的方法步骤时的状态，也就是说温度和厚度在表I中说明；状态称为P1到P15。在用于生产薄板坯的连铸设备2中由特殊的钢合金，在重量百分比上由3.2%的硅，0.08%的碳，0.1%的锰，0.3%的铜，0.08%的锡，0.01%的硫，0.03%的铝，0.1%的铬，0.012%的氮，0.05%的磷，其余是铁和杂质组成，铸造出具有90mm厚度的连铸坯3。直接在硬透后（连铸坯温度1174℃，状态P1）连铸坯3在第一轧机机列5上经受由两个轧制道次组成的第一轧制步骤。在此单个的变形率分别为53%和52%，也就是说，它首先轧制成具有42mm厚度的带材（状态P2）并且接着轧制成20mm厚的带材（状态P3）。第一道次之后带材的温度为1171℃，第二道次之后为1086℃。这个第一轧制步骤有利于形成均匀分布和精细分散存在的生长抑制剂、即在带材中的元素铜、铝、锰和铬的硫化物、氮化物和碳化物的团簇，由此阻止继续的晶粒生长。接着第一轧制步骤，带材4借助于辊道输送到构造成感应炉的加热装置6，在加热装置6中输入的、冷却到944℃（状态P4）的带材被加热到1150℃（状态P5）的最终温度。接着带材的温度在卷取炉7（卷取炉的入口处的温度1134℃，状态P6）中保持至少30秒。带材区域的停留时间，即所谓的局部停留时间，根据带位置是不同的。由于带材的卷取和退卷，例如（在卷取之前存在的）带头比带尾在卷取炉中停留的时间长；在这个意义下在卷取前存在的带头变为带尾并反向。通过带材4的加热，直到带材在第二轧机机列8中精轧阻止了生长抑制剂的析出，通过保持温度时间t，分散了生长抑制剂的粗大的团簇，它在精轧时的温度重新下降时又精细分布地构成。在前面带在卷取炉7中卷取和退卷后，该带材借助于除鳞设备12除鳞，由此带材的温度从1101℃下降到1070℃（除鳞前和除鳞后的温度，状态P7和P8）。接着带材在第二轧机机列8上在四个道次（单个变形率55%，53%，28%和16%，也就是说，带材厚度9.1，4.3，3.1，和2.6mm，状态P9到P12）中精轧到热轧带材最终厚度2.6mm。在这些道次中带材从1043，1012和984下降到最后的道次之后的955℃的终轧温度。在精轧后带材在冷却段9上在3秒内从在第二轧机机列8的最后的道次后面的932℃（冷却段入口，状态P13）下降到在冷却段的出口处的560℃的温度（状态P14）。在带材的精轧和冷却时存在于连铸坯中的生长抑制剂的团簇精细分散，也就是说，以一种典型的团簇大小<60nm析出。在热轧带材借助于剪断机10剪断后，带材在卷取装置11中卷取；卷取温度在此为540℃（状态15）。在继续的，未再示出的生产步骤中，该热轧带材被退火，在冷轧机列中轧制到最终厚度，脱碳并且承受有针对性的二次结晶。

实施例2

在图2中示出了另一种用于由硅合金钢完全连续地生产热轧带材-轧制物的铸-轧-联合设备1；用于热轧带材到晶粒定向的电工薄板的继续加工的设备部分也未示出。连铸坯或者带材在单个的方法步骤中的状态P1至P5和P7至P15由表I中得知。在这种情况下又熔化特殊的钢合金（化学成分见实施例1）并且由此在连铸设备2中铸造成连铸坯3（状态P1）。直接在硬透后连铸坯在第一轧机机列5上经受由两个轧制道次组成的第一轧制步骤（状态P2和P3）。接着带材4在构造成感应炉的加热装置6中加热（状态P4和P5）。与实施例1的主要区别在于，带材4的温度在构造成燃气加热的炉子的直通式炉13中加热后停留至少15秒，在直通式炉中的局部停留时间对所有的带区域（带头，带尾）是恒定的。其余的方法步骤（除鳞P7至P8，精轧P9至P12，冷却P13至P14和卷取P15）参考实施例1。

	地点	厚度（mm）	温度（℃）
				P1	铸-轧-联合设备的终端	90	1174
P2	第一轧机机列的第一道次后	42	1171
				P3	第一轧机机列的第二道次后	20	1086
P4	加热装置的入口	20	944
				P5	加热装置的出口	20	1150
P6	卷取炉的入口	20	1134
				P7	除鳞设备的入口	20	1101
P8	除鳞设备的出口	20	1070
				P9	第二轧机机列的第一道次后	9.1	1043
P10	第二轧机机列的第二道次后	4.3	1012
				P11	第二轧机机列的第三道次后	3.1	984
P12	第二轧机机列的第四道次后	2.6	955
				P13	冷却段的入口	2.6	932
P14	冷却段的出口	2.6	560
				P15	在卷取装置中	2.6	540  。

表I。

附图标记列表

1      铸-轧-联合设备

2      连铸设备

3      连铸坯

4      带材

5      第一轧机机列

6      加热装置

7      卷取炉

8      第二轧机机列

9      冷却段

10    剪断机

11    卷取装置

12    除鳞设备

13    直通式炉。

Claims (13)

1.由硅合金钢在铸-轧-联合设备上完全连续地生产热轧带材-轧制物以继续加工成晶粒定向的电工薄板的方法，以所述的顺序包括下面的方法步骤：

a）熔化具有下列重量百分比的化学成分的钢：2%至7%的硅，0.01%至0.1%的碳，<0.3%的锰，0.1%至0.7%的铜，<0.2%的锡，<0.05%的硫，<0.09%的铝，<0.3%的铬，<0.02%的氮，<0.1%的磷，其余是铁和杂质；

b）在连铸设备中铸造具有厚度25至150mm的连铸坯；

c）直接在铸造连铸坯之后，在最多4个轧制道次中轧制带材，其中至少在一个轧制道次中变形率>30%;

d）带材加热到1050至1250℃的最终温度，其中所述带材加热之后的最终温度保持持续时间t，15s < t < 90s；

e）带材在第二轧机机列中精轧；接着

f）冷却和卷取带材。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带材的最终温度在直通式炉中保持。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带材的最终温度在卷取和接着的退卷期间在卷取炉中保持。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述带材在第二轧机机列中在2至6个轧制道次中精轧。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述带材在精轧后具有900至1050℃的终轧温度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述带材在精轧后在10s内借助于强化冷却步骤冷却到300至600℃的卷取温度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述带材在强化冷却步骤的起始处以如同在冷却步骤的末端处双倍这么高的冷却率冷却。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述钢熔液中合金元素的和：铜+锰>0.35%的重量百分比。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述钢熔液中合金元素的和：硫+氮>100ppm。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述钢熔液中合金元素的商：铜/锰>2.5。

11. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，带材加热到1100至1180℃的最终温度。

12. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述带材在第二轧机机列中在3至5个轧制道次中精轧。

13. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述带材在精轧后在6s内借助于强化冷却步骤冷却到300至600℃的卷取温度。